LOC11X系列光耦合器的特性及应用

摘 要：隔离放大电路在通信、工业、医疗器械、电源及测试装置等仪器中是十分关键的部件，它对整个系统的正常工作起着非常重要的作用。LOC11X系列线性光耦合器是美国CLARE公司生产的新型光耦合器，文中介绍该器件的工作原理同时给出了其在隔离放大电路中的应用方法。
关键词：隔离放大器；线性光耦合器线性度；伺服反馈 1前言
　　通常隔离放大器都具有极好的抗共模干扰能力，还可有效阻断现场和数据采集系统之间的电联系，但并不切断它们之间的信号传递，在通信、工业、医疗器材、电源及测试装置等系统之中，电路的隔离是必要的，传统的实现的隔离都是由变压器及光耦合元件完成的，其中变压器用于耦合交流信号；而光耦合器则用于直流信号的耦合。与一般的光耦合元件不同，LOC11X光耦合器可工作在伺服模式，并能用以补偿发光二极管的非线性时间及温度特性，除此之外，LOC11X光耦合器还能同时耦合交流及直流信号，为设计者提供了可取代大体积变压器及非线性光耦合元件的更佳选择。
2结构原理
LOC11X光耦合器有LOC110、LOC111和LOC112三种型号，其内部结构为一个红外线发光二极管与两个光电三极管形成的光耦合。其中的一个光电三极管可在伺服反馈机制中对发光二极管的导通电流予以补偿；另一个光电三极管用于提供输入及输出电路间的电流隔离。图1所示是LOC11X的内部结构及引脚排列。LOC11X光耦合器有DIP和表面贴装两种封装形式，它们均能耦合模拟和数字信号，且具有高增益稳定性，其带宽大于200kHz，线性度可达0．01％。
　　由于LOC11X光耦合器内部有一对线性光耦合器，应当用在电流隔离，可保持正确的交流及直流信号的耦合以及输入／输出的线性，它有光电压和光电导两种工作模式。2．1光电导模式
　　图2是LOC11X光耦合器在光电导模式下工作的典型电路，该电路被配置成光电三极管的集电极与基极反向偏压，这是LOC11X光耦合器在光电导模式下运作的典型接法。
　　当输入电压VIN在0V且IF为0mA时，U1有一个大的开环增益值，而随着VIN值的升高，U1的输出值开始进入VCC1的轨迹上，随着U1输出的增大，IF开始有电流值，发光二极管也进入工作状态。接着，光电三极管受到发光二极管所发出光的照射而导通并产生电流I1，当I1流经R1时，将在U1的反相端产生电压VA，从而使得放大器进入负反馈工作状态。当VA的值与VIN相等时，IF的值便不再增加，而且电路将稳定在闭环状态。假如VIN被改变，VA将会跟随VIN变化，发光二极管所产生的光同样也照射在输出光电三极管上，并可产生一输出电流。这一电流与发光二极管所产生的光及流过的电流成正比，且该电流立刻反映在I1上，从而使放大器的输出电压为I2 R2。
　　当放大器所应用的带宽达200kHz时，必须使用光电导模式。在此模式下，该电路的线性特性及漂移特性与有